4~20mA 隔离传输及0~10V 转换电路 （gongzhu 进 ）

3AG1

应 gongzhu 要求，设计一个4~20mA 隔离传输及0~10V 转换电路

https://www.yleee.com.cn/thread-84080-1-1.html

3AG老师，我是搞工控的，电子懂得不是太多，多谢在论坛给予的帮助！现在想搞个信号隔离转换器：输入4~20mA，隔离变送出两路信号：一路4~20mA，一路0~10V。12~24V 宽电压供电。2019-4-10 09:20

如果最高输出10V，使用12V 电源电压偏低，普通运放已经接近输出上限，加上缓冲输出三极管后就无法输出10V 电压，应该使用15V 以上的工作电压。

电路要求：

采集原0~20mA 信号，然后转换出一路0~20mA 给原电路使用，再转换一路0~10V 给自己使用。
希望有简单实用的电路转换，精度不要太高，0.1mA 和0.1V 足矣。DC 24V 供电。
线路不要太复杂，元器件成本不要太高。

因为我只是业余电子爱好者，从没接触过这类电路，这两天查了下资料，画了个图供你参考，电路没有经过实际验证，需要你搭电路试验一下，看看有没有什么问题。

3AG1

电路里使用精密线性光耦 HCNR200 做电流信号隔离传输，由于要求低成本，精度要求低，输入端运放使用一块LM358 ，输出端运放使用一块LM324。



输入端使用 HCNR200 数据表里的推荐电路，4 ~ 20mA 电流在R1 上转为0.4 ~ 2V 电压。
Vcc1=5V，输入在 0~2V 之间，输出等于输入，采用LM358运放，由于市场上LM358 的质量参差不齐，担心输出电流不足，增加了一级三极管缓冲。下面给出参数确定的过程。
1. 平均工作电流IF：HCNR200/201的手册上推荐器件工作电流25mA 左右，K1 = 0.5% ；
实际电流 ：IF = Vi / R2 * K1 = 2 / 15 * 0.005 = 26.67 mA
2. 确定R3：发射管压降取1.6V，三极管be 结压降0.7V ，R3 = ( 5 - 1.6 - 0.7 ) / 26.67 = 100 欧
3. HCNR200 数据表里 K3 = 1 。取 R2 = R4 = 15K

3AG1

HCNR200 资料：

HCNR200-201线性光耦.pdf (242.03 KB, 下载次数: 40)

2019-4-13 21:20 上传

点击文件名下载附件

3AG1

简易可调恒流输出电路：


这个电路可以输出2.3 ~ 25mA 的电流，可用于电路的调试。

3AG1

调试过程：
P1 端输入 4 ~ 20mA 电流信号，测量 R1 上的电压，应该在 0.4 ~ 2V 间；
P3 对次级地短接，测量P2 接口两端 R5 上的电压，也应该在0.4 ~ 2V 间，如果有误差，可以调整R2 / R4 的比值解决；
IC2-2 的输出电压同样为 0.4 ~ 2V 间，注意R6、R7、R8、R9 需要挑选配对，如果不符，检测这几只电阻；
IC2-3 等组成减法电路，调整VR1 使中间动臂电压为0.4V ，P1输入4mA 电流时IC2-3 输出为0V；
IC2-4 等组成6.25 倍放大电路，调整 VR2 ，将0 ~ 1.6V 电压放大至 0 ~ 10V 。

zhuaii3721

太牛了，模电出神入化

gongzhu

只看见“境界”两个字！

3AG1

gongzhu 发表于 2019-4-18 09:00
只看见“境界”两个字！

想了想，电路还可以再简化一下：




补充内容 (2025-8-5 23:02):
电路里少画了一只电阻，应该在R10后面对地接一只100K 电阻。
R10应该换成16K ，R13 用15K 。

3AG1

K3 的值在 0.85 ~ 1.15 间，R2 = 15K  时，R4 的值大概在12.75 ~ 17.25K 间，可通过调整R4 的阻值，得到与输入相同的电流输出。在设计PCB 板时，可以增加一个可调电阻与R4 串联。

输入电流在 4mA 时，调整 VR2，使P4 端口输出 0V 电压；
输入电流在 20mA 时，调整 VR3，使P4 端口输出 10V 电压。

gongzhu

3AG1 发表于 2019-4-18 21:30
K3 的值在 0.85 ~ 1.15 间，R2 = 15K  时，R4 的值大概在12.75 ~ 17.25K 间，可通过调整R4 的阻值，得到与 ...

好的，上次您的220V检测电路已画板，正准备打样。

这是前面应急用直插0.5w电阻临时画的板子：





这个电路相对简单，过1mA的电流通过光耦检测：